Lenguaje Ladder

1. PLC Y LENGUAJE LADDER
R.E.Cano
1
1
Escuela de Ingeniería Mecánica, Universidad del valle
Santiago de Cali, Colombia
[email protected]

Abstract— Éste texto es una pequeña compilación
de información que permite al lector comprender
en una manera global el comportamiento de los
controles de procesos industriales, a través del
desarrollo de circuitos de control que tienen
aplicación directa en la labor del Ingeniero.

Keywords: Redes de petri, programación ladder,
PLC.

1. INTRODUCCIÓN
El avance de la automatización ha ido
invariablemente unido al avance de los sistemas
eléctricos y electrónicos. A medida que se han ido
mejorando los sistemas informáticos y reduciendo
el tamaño de los componentes electrónicos se han
podido construir autómatas con mayor capacidad
de control sobre los sistemas, se ha reducido su
tamaño y se han aumentado sus posibilidades.
La programación ladder es aplicada en estos
procesos industriales y de automatización para
brindar una solución a sus problemas y
necesidades, a fin de brindar mayores niveles de
vida a la población.
Este documento presenta información básica en
programación ladder la cual permite proporcionar
información al lector sobre éste lenguaje.
2. USOS DEL PLC
Gran parte de los procesos industriales requieren
algún tipo de coordinación o control. La
automatización de estas funciones puede ser
llevada a cabo de muy diferentes formas,
anteriormente era común el uso de pero hasta hace
algunos años, la práctica común el uso de
secuencias de operación en base a cuadros de relés
y la utilización de módulos especiales para control
de variables continuas como la temperatura y
tableros de indicadores para proveer la interfaz
con un operador supervisor. Esto requería grandes
modificaciones en el sistema si éste se debía
cambiar.
La idea de flexibilidad trajo la posibilidad de
utilizar un computador especializado en el tipo de
tareas que normalmente se requería de un control
de un proceso industrial.
La "especialización" del computador es
básicamente de dos tipos: por un lado, y para
facilitar su uso como control de proceso, debe ser
programable con facilidad y disponer de manera
simple de todos los componentes de un sistema de
control, a los que se hacía referencia. Por otra
parte, el tipo de construcción y su tolerancia a
condiciones ambientales y eléctricas extremas,
debe permitirle desempeñarse con confiabilidad
en todo tipo de montaje industrial.
Este computador fácilmente programable para
tareas de control, y concebido para ser utilizado en
un ambiente industrial, es lo que se conoce como
PLC (Programmable Logic Controller).
3. SISTEMAS DE PROGRAMACION
Con el fin de simplificar la tarea de programación,
y de hacerla accesible, se han concebido distintos
métodos estándares de programación de PLC.
El primero, es la utilización de códigos de
operación en la forma de listado que le indica al
PLC la secuencia exacta de operaciones a
realizar. Otro método consiste en la utilización de
símbolos gráficos que representan determinadas
operaciones básicas del PLC (Grafcet, Ladder). La
principal ventaja de este sistema es que está
estandarizado y que no depende de la marca de
PLC que se está programando.

2. 4. SISTEMA DE PROGRAMACION
LADDER
El lenguaje de programación tipo escalera o ladder
es uno de los más comunes para la programación
de PLC. Los diagramas de escalera son esquemas
de uso común para representar la lógica de control
de sistemas industriales. Se le llama diagrama
"escalera" porque se asemejan a una escalera, con
dos rieles verticales (de alimentación) y
"escalones" (líneas horizontales), en las que hay
circuitos de control que definen la lógica a través
de funciones. De esta manera Las principales
características del lenguaje ladder son:
· Instrucciones de entrada se introducen a
la izquierda
· Instrucciones de salida se situarán en la
derecha.
· Los carriles de alimentación son las
líneas de suministro de energía L1 y L2
para los circuitos de corriente alterna y
24 V y tierra para los circuitos de CC.
· La mayoría de los PLC permiten más de
una salida por cada renglón (Rung).
· El procesador (o "controlador") explora
peldaños de la escalera de arriba a abajo
y de izquierda a derecha.

Fig. 1. Descripción del lenguaje Ladder.
Las instrucciones de entrada son las condiciones
que tiene el circuito para dejar o no dejar pasar la
corriente de una línea a la otra. Estas condiciones
se manejan comúnmente con contactos
normalmente abierto o normalmente cerrados los
cuales interpretan las señales de alto y bajo de
sensores o interruptores. Si las condiciones son
verdaderas la corriente llega a las instrucciones de
salida las cuales generan acciones.
En general las conexiones de las señales y
estándares de programación varían un poco entre
los diferentes modelos de PLC, pero los conceptos
son los mismos, así que tanto el cableado de
alimentación como la programación son de alguna
forma genéricos. En la fig. 2, se observa de
manera general las conexiones de un PLC.

Fig. 2. Lógica Ladder en un PLC.
Cuando el interruptor de botón no es presionado
(desactivado), no hay corriente en la entrada X1
del PLC. En el software se muestra un contacto
normalmente abierto X1 en serie con una bobina
Y1. Mientras en la entrada X1 no se encuentre una
señal “alto” no se enviará ninguna corriente a la
bobina Y1 puesto que el contacto es normalmente
abierto. Por lo tanto, la salida asociada a Y1 sigue
des-energizada.
4.1. Símbolos básicos en Ladder.
Contacto normalmente abierto

Contacto normalmente cerrado
Asignación de salida

Se debe recordar que en el PLC se puede
considerar que existen infinitos contactos

3. auxiliares para cada entrada, salida, relé auxiliar o
interno, etc.
4.1.1 Contactos: Pueden tomar solo dos estados: 1
(activado) ó 0 (desactivado), Estos estados que
provienen de entradas al PLC o relés internos del
mismo.
Los contactos se representan con la letra "E" y dos
números que indicaran el modulo al cual
pertenecen y la bornera al la cual están asociados.
E0.1 Entrada del Modulo "0" borne "1"

Los contactos abiertos al
activarse
se cerraran

Los contactos cerrados al
activarse se abrirán

4.1.2. Salidas: Las salidas de un programa Ladder
son equivalentes a las cargas en un circuito
eléctrico. Se las identifica con la letra "S", "A" u
otra letra, dependiendo de los fabricantes, y dos
números que indicaran el modulo al cual
pertenecen y la bornera al la cual están asociados
S0.1 Salida del Modulo "0" borne "1"
4.1.3. Marcas: Son variables lógicas que se
pueden usar, por ejemplo, para memorizar estados
o como acumuladores de resultados que utilizaran
posteriormente en el programa. Se las identifica
con la letra "M" y un número el cual servirá para
asociarla a algún evento.
4.1.4. Otras funciones: Las funciones lógicas más
complejas como: Temporizadores, Contadores,
Registros de desplazamiento, se representan en
formato de bloques. Y no están normalizadas,
aunque guardan una gran similitud entre sí para
distintos fabricantes.
4.1.4.1 Temporizador: Como lo indica su nombre,
cada vez que alcanzan cierto valor de tiempo
activan un contacto interno. Dicho valor de
tiempo, denominado PRESET o meta, debe ser
declarado por el usuario. Luego de haberse
indicado el tiempo de meta, se le debe indicar con
cuales condiciones debe empezar a temporizar, o
sea a contar el tiempo. Para ello, los
temporizadores tienen una entrada denominada
START o inicio, a la cual deben llegar los
contactos o entradas que sirven como condición
de arranque.
Suele usarse la terminación
L KT xxx.yy KT à constante de tiempo.
xxx à tiempo (máx. 999).
y à base de tiempos.
0 = 0.01 seg. (centésimas).
1 = 0.1 seg. (décimas).
2 = 1 seg.
3 = 10 seg. (segundos x 10)
ejemplo: KT 243.1 à 24,3 segundos, KT 250.2 à
250 segundos.
Existen distintos tipos de temporizador:
 SE - Con retardo a la conexión
 SS - Con retardo a la conexión activado por
impulso en set
 SI - mientras mantenemos conectada la señal
set, la salida estará activa durante KT.
 SV - mantiene la salida activa durante KT

4.1.4.2. Contadores: Definidos como posiciones
de memoria que almacenan un valor numérico,
mismo que se incrementa o decrementa según la
configuración dada a dicho contador. Como los
temporizadores, un contador debe tener un valor
prefijado como meta o PRESET, el cual es un
número que el usuario programa para que dicho
contador sea activo o inactivo según el valor
alcanzado.

Los parámetros son:
 Z0... MAX – número de contador
 ZV – incrementa el valor del contador (no
supera el valor 999).
 ZR – decrementa el valor del contador (no
decrementa por debajo de 0).

4.  S - carga el valor inicial en el contador.
 KZ xxx – valor inicial.
 R - resetea el valor del contador.

4.1.4.3Operaciones aritméticas: Puede haber
sumas, restas, comparaciones, multiplicaciones,
divisiones, desplazamientos de bits, etc. Todas
ellas utilizan valores contenidos en registros de
memoria referenciados a contadores, entradas,
salidas, temporizadores y demás. Las funciones
matemáticas son usadas especialmente para la
manipulación de variables analógicas.
Las operaciones aritméticas con números enteros
son representadas por cajas ( Boxes) en las que se
indica la operación a efectuar y los operandos. El
funcionamiento sigue las reglas generales del
diagrama de contactos, cuando se cierra el
contacto XXX se realiza la operación.

4.2. Limitaciones del lenguaje Ladder.

 Las bobinas pueden ir precedidas de
contactos, pero no pueden estar seguidas por
ninguno

Fig. 3. Limitación 1.

 Si las bobinas son conectadas directamente a
la barra de la izquierda, entonces se las
considera permanentemente activadas. Por
supuesto, esto siempre que esa parte del
programa esté siendo ejecutada. En algunos
PLC esto esta Prohibido, debe colocarse un
contacto entre la entrada y la bobina


Fig. 4. Limitación 2.

 La cantidad de uniones "llamados NODOS"
están limitados, no puede superar cierto
número.


Fig. 5. Limitaciones 3.

Es importante mencionar que existen muchas
otras limitaciones, pero solo se mencionaron las
anteriores debido a que son las más comunes.
4.3. Conversión de un sistema de redes de petri a
lenguaje Ladder.

Existen secuencias básicas en el lenguaje ladder
que pueden ser convertidas fácilmente a redes de
petri y sus distintas combinaciones.




Tabla 1. De Petri a Ladder.

5. EJEMPLOS DE PROGRAMACION

5. A continuación se muestran una serie de ejemplos
de ladder empezando con funciones básicas y
terminando con problemas de automatización.

5.1. Combinación AND

La salida A2.2 debe activarse tan sólo si los dos
interruptores conectados a las entradas E0.0 y
E0.1 están cerrados.
La solución ladder se obtiene poniendo en serie
dos contactos, con operandos E0.0 y E0.1, y la
bobina A2.2.


Fig. 6. Combinación AND.

5.2. Combinación OR

La salida A2.2 debe activarse si al menos uno de
los interruptores conectados a las entradas E0.0 o
E0.1 está cerrado. La solución ladder se obtiene
poniendo en serie con la bobina A2.2 el paralelo
de dos contactos, con operandos E0.0 y E0.1.


Fig. 7. Combinación OR.

5.3. Combinación XOR

La operación lógica XOR aplicada a dos variables
booleanas da un resultado cierto cuando una y
sólo una de las dos variables es cierta.
La primera serie de contactos del programa ladder
está cerrada únicamente cuando E0.1 está cerrado
y E0.2 está abierto. La segunda serie, por el
contrario, está cerrada tan sólo cuando E0.1 está
abierto y E0.2 está cerrado. Realizando el paralelo
de las dos se obtiene la función deseada. Es decir,
la bobina se activa tan sólo cuando una entrada
está cerrada y la otra está abierta.


Fig. 8. Combinación XOR.

5.4. Semáforo para fórmula uno

Con la activación del pulsador conectado a la
entrada E0.0, las cinco luces de un semáforo
deben encenderse una tras otra, una a cada
segundo. Al cabo de un segundo del encendido
completo, las luces deberán apagarse. Para
programar la solución a este problema se ha hecho
uso de símbolos.


Tabla 2. Semáforo de fórmula uno.


Fig. 8. Semáforo de fórmula uno.

5.5. Cinta transportadora sencilla

6. Sobre una cinta transportadora impulsada por un
motor M, se transportan cajas las cuales deberán
detenerse bajo una tolva al ser detectadas por un
sensor D. Una vez detenida la caja bajo la tolva,
se abrirá una esclusa (Mediante el contacto K1)
durante 10 seg., tiempo en el cual la caja se llena.
Pasado este tiempo, la esclusa deberá cerrarse y la
cinta comenzara a moverse quitando la caja de esa
posición. Este proceso se deberá repetir cuando
pase otra caja bajo la tolva.
Nota: La esclusa se abre cuando es activado el
contacto K1 y se cierra al desactivarse este. La
cinta esta funcionando siempre, salvo cuando una
caja es detectada.



Fig. 9. Cinta transportadora sencilla 1.


Tabla 3. Cinta transportadora sencilla.


Fig. 10. Cinta transportadora sencilla 2.

5.6. Estampadora

Una estampadora puede ser alimentada desde tres
lados. . En cada uno, la pieza se desliza por una
guía y toca dos de los tres transmisores de señales
(detectores de proximidad) DO, D1, D2. Esta
conmutación produce el desplazamiento del
cilindro neumático que actúa por mando de
electro-válvula (Y1); una vez posicionada la pieza
debidamente, la máquina le punzona una muesca.
Lo que se quiere es que la actuación de la máquina
se produzca únicamente si actúan dos
transmisores de señales. Por razones de segundad,
es preciso excluir la posibilidad de que el cilindro
se desplace si la pieza toca los tres transmisores.

Fig. 11. Estampadora 1


Tabla 4. Estampadora


Fig. 12. Estampadora 2.

5.7. Transporte de cajas

7. Un Sistema - medida y clasificación de cajas tiene
los siguientes elementos:
- Cinta transportadora de evaluación de tamaño.
Cuando el objeto llegue a la misma, se pondrá en
marcha y permitirá determinar el tamaño:


Tabla 5. Tamaños de cajas

-Cinta transportadora de clasificación. Una vez
evaluado el tamaño, esta cinta llevará el objeto
hasta una determinada posición, según sea el
mismo.
- Tres cintas transportadoras de regida, con un
dispositivo de empuje cada una de ellas, que
permita pasar el objeto procedente de la cinta
clasificadora.

Existe la posibilidad de utilizar energía eléctrica y
neumática, por lo que se puede hacer uso de
motores eléctricos y cilindros como dispositivos
accionadores. Para mover las cintas utilizaremos
motores trifásicos. Los dispositivos de empuje
serán tres cilindros de simple efecto con
distribuidores de dos posiciones / tres vías, con
mando eléctrico y retorno por muelle.


Fig. 13. Transporte de cajas 1.

Las cajas llegan continuamente, y una detrás de
otra (sin posibilidad de solapamiento), a la cinta
CT1. Para determinar la longitud de la misma se
emplea el siguiente procedimiento:
- Nada más entrar la caja, se pone CT1 en
movimiento.
- Con ayuda de un encoder acoplado a M1 se
contarán los impulsos suministrados por el mismo
mientras la caja no acabe de entrar por completo a
CT1.
- Conocida la relación entre el número de
impulsos suministrados y la longitud recorrida por
la cinta, será posible determinar el tamaño de la
caja.
Una vez evaluada la caja, CT1 permanece en
marcha hasta que la misma entra en CT2.
A partir de este momento, se para CT1 y se pone
enmarca CT2. Cuando la caja llegue a la posición
de la cinta de recogida correspondiente al tamaño
de la misma, CT2 se para, el cilindro de empuje
que toque la sitúa en CT3, CT4 o CT5 y aquella
en la que ha sido depositada, se pone en
funcionamiento durante 10 segundos.
Sensores: Para detectar la presencia de caja en
CT1, debemos utilizar un sensor B0 situado al
comienzo de la misma. El cambio de “no
activado” a “activado (flanco de subida) dará la
orden de puesta en marcha de esa cinta, y la de
iniciar cuenta de impulsos del encoder. Cuando la
señal que entrega B0 cambie a “no activado”
(flanco de bajada), deberá pararse la cuenta de
impulsos. El número alcanzado permitirá
determinar dentro qué grupo se encuentra
evaluada.
Para detectar la entrada de la caja evaluada en
CT2 utilizaremos un sensor B1. Un flanco de
subida en la señal entregada por el mismo dará la
orden de parada de CT1 y la marcha de CT2.
Mediante B2, B3 y B4 se detectará la presencia de
la caja pequeña, mediana o grande, y se podrá dar
la orden de parada CT2. Empuje de la misma y
puesta en marcha de CT3, CT4 o CT5.
El sensor B5 actúa como elemento de seguridad.
Si se llega a activar, nos indicará que la caja no ha
sido desviada hacia CT3, CT4 o CT5, por lo que
la instalación se debería detener para analizar el
fallo.
Para cada cilindro utilizaremos dos detectores de
posición que indiquen dentro o fuera de los
mismos (B6 a B11)

8. Fig. 14. Transporte de cajas 2.


Fig. 15. Transporte de cajas 3.

5.8. Petri y Ladder

Se tiene la función Y = ((X0 + X1 +X2).(X4.X5))
+ X3. La cual va a ser representada en redes de
petri y en ladder.


Fig. 16- Petri y Ladder 1.


Fig. 17- Petri y Ladder 2.

6. CONCLUSIONES

 EL PLC es un aparato electrónico, de bajo
mantenimiento y fácil uso, operado
digitalmente que usa una memoria
programable para el almacenamiento interno
de instrucciones las cuales implementan
funciones especificas, para controlar a través
de módulos de entrada /salida digitales y
analógicas, varios tipos de maquinas o
procesos
 El poder y la versatilidad de un PLC se
revelan cuando se quiere modificar el
comportamiento de un sistema de control.
Dado que el PLC es un dispositivo
programable, que puede alterar su
comportamiento cambiando sus
instrucciones de lógica interna sin tener que

9. volver a configurar los componentes
eléctricos conectados al mismo.
 Finalmente este texto es una pequeña
compilación de información que permite al
lector comprender en una manera global el
comportamiento de los controles de procesos
industriales, a través del desarrollo de
circuitos de control que tienen aplicación
directa en la labor del Ingeniero.

7. BIBLIOGRAFIA
[1] Rodríguez mata antonio –cócera julián
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Madrid españa editorial: paraninfo – thomson
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[2] García moreno, emilio. Automatización de
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[3] Introducción a la programación de plc's
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[4]Manual plc fanuc ge, 90-30 series.

[5] E. Criollo Guatapi. “DESARROLLO E
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[6] H. Paz Lopez. PROGRAMACIÓN
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[8] Programación ladder PLC básica. Pdf.

[9] FI-UNLP. Diagrama de contactos.
Instrumentación y comunicaciones
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